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高校で塩化-tert-ブチルの合成をしました。
実験では分液ロート中のtert-ブチルアルコールに塩酸を加えて放置すると上層が無色透明、下層が白色の2層に分かれました。その後下層を捨て、上層から塩化-tert-ブチルを精製しました。

実験後、レポート書いているときに壁にぶつかりました。その無色透明の層が塩化-tert-ブチルだとすると、下層の白色の原因となったものは何なのか全くわからないのです。
同時間に、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコールにルカス試薬を作用させる実験も行い、その時sec-は白濁し、tert-は上層透明、下層白濁したのを見て同様の原因だと思ったのですが。

教科書を読んでみても白濁するとしかかいておらず、身近に図書館がないのでネットで調べたのですが、わからないので質問させていただきました。

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A 回答 (1件)

前半の質問に対する回答です。


まず、濁りの原因は水層(塩酸の層)に紛れ込んだ有機化合物だと思います。たとえば、反応によって生成した塩化-tert-ブチルが水層に混入することも考えられますし、tert-ブチルアルコールが混入していることも考えられます。
一般に、有機物と水を同じ容器に入れた時に、それらが完璧に分離するとは限りません。もちろん、長い時間をかければ濁りが消える程度には分離することも多いですが、今回の実験においては、そこまでの時間を費やすことができなかったのでしょう。
たとえば、泥水を思い浮かべて下さい。長時間放置すれば、透明な部分と泥に分離しますが、泥の粒が小さい場合などにはかなり長い時間泥で濁ったままになりますよね。少々乱暴かもしれませんが、それと同じようなものです。

後半の部分に関してもそれと似たようなものといえなくもありませんが、その場合には亜鉛の化合物が原因となっているように思います。tert-ブチルアルコールの場合には、全て反応して塩化-tert-ブチルになったために、有機化合物の層に亜鉛の化合物が溶け込むことはないのでしょう。したがって、水の層(下層)のみが亜鉛の化合物で濁ったのでしょう。
sec-ブチルアルコールの場合には、塩化sec-ブチルにならずに、sec-ブチルアルコールのままのものが上層にあります。これは、ヒドロキシル基のために亜鉛の化合物が混ざりやすく、それが濁りの原因になったのでしょう。
なお、亜鉛の化合物というのはルーカス試薬に由来するものであり、加えたルーカス試薬の量によっては2層に分かれないこともあるかもしれません。
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この回答へのお礼

はっきりと透明と白色に分かれたと思ったら、もっと時間をけないといけないようですね。
ありがとうございます!
参考にさせてもらいます。

お礼日時:2006/05/14 02:28

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Q有機合成(n-ブチルアルコールから塩化tert-ブチル)

塩化tert-ブチルについての有機のレポートを
やっていますが、三点わからないことがあります。

1、n-ブチルアルコールから塩化tert-ブチルへの合成方法を示せという問題です。機構がさっぱりわかりません。
2、tert-ブチルアルコールに塩酸を反応させ、過剰分を炭酸水素ナトリウムで中和し、塩を水で洗って、塩化tert-ブチルを得ました。その後リービッヒ冷却器を使って蒸留し、精製するという実験です。収量が四割程度になってしまいましたが、どのような理由があるのでしょうか。生成物の加水分解性や、副反応も考慮せよということです。

よろしくお願いします。ログはNO,526530を
参照しましたが、出発物が1級の場合と3級の場合の
違いがよくわかりません。

Aベストアンサー

n-BuOH → t-BuClではなくて
n-BuOH → n-BuClの間違いですね?

とりあえず、反応機構の違いを問うているんだと思います。
酸触媒でカルボカチオンが生じたあと、求核反応が起きるのですが、
SN1, SN2型求核反応を有機化学の教科書で調べれば
答えはわかります。

あと副生成物ですが、
アルコール自体が求核剤として働けばエーテルになりますし、
HClが脱離すればオレフィンになりますし(E1, E2型反応をチェックしましょう)、
転位が起きればクロロの位置が変わります。

一番起きそうな副反応は、この中ではE1脱離によるイソブチレンの生成の
ような気がしますが。

Q塩化tert-ブチルの合成

tert-ブチルアルコールに塩酸を反応させ、過剰分を炭酸水素ナトリウムで中和し、塩を水で洗浄して、塩化tert-ブチルを得ました。

この操作の中で水で洗浄した塩とはどういった物質なのでしょうか?

また洗浄後の水は酸性を示しました。
どういった理由からでしょうか?

教えて下さい。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

塩化tert-ブチルは水との反応で、比較的容易に加溶媒分解(SN1)されます。その割合はわずかでも、pH値はかなり大きく動きます。また、E1脱離がおこるかもしれません。
そのために水が酸性になったのでしょう。
(CH3)3C-Cl + H2O → (CH3)3C-OH + HCl
(CH3)3C-Cl → CH=C(CH3)2 + HCl

Q塩化t-ブチルの合成実験について

大学でt-ブチルアルコールから塩化t-ブチルを合成する実験を行ったところ分からないことがでてきました。
tert-ブチルアルコールに塩酸を反応させ、過剰分を炭酸水素ナトリウムで中和し、塩を水で洗って、塩化tert-ブチルを得ました。その後リービッヒ冷却器を使って蒸留し、精製するという実験です。
最後の精製の段階で、蒸留したときに初留で白濁した液体が出てきました。これはいったい何なのでしょうか?

溶液コロイドが乳化したゾルだという話を聞いたのですが、関係あるのでしょうか?もし溶液コロイドだとしたら、それは何なのでしょうか?

Aベストアンサー

>過剰分を炭酸水素ナトリウムで中和し、塩を水で洗って、塩化tert-ブチルを得ました

上記の操作で水洗後乾燥剤を入れて水分を除いていませんので、恐らく「共沸」で出てきた水かと思います。無水硫酸ナトリウムを用いて十分乾燥後蒸溜すれば良いかと思います。

Q塩化ブチル実験の収率について

t-ブチルアルコール37gとHClを反応させ、塩化t-ブチルを精製する実験を行いました。
結果25gの塩化t-ブチルができました。収率は約54%でした。

この収率は良いのでしょうか、悪いのでしょうか?
どういう基準で良いのか悪いのか、どう調べていいかわからなかったので、ぜひ知っている人がいればよろしくおねがいします。

Aベストアンサー

反応の種類によります。非常に困難な変換であれば50%程度でも高いといえるかもしれませんし、容易な変換であれば80%でも低いということになります。
したがって、その判断はアバウトなものです。また、単離精製した収率なのか粗生成物の量なのかによっても違うでしょう。

いずれにせよ、ご質問の反応について述べるなら、容易な反応の部類にはいると思います。だとすれば、収率が良いとはいえないでしょう。しかしその反面、学生実験にありがちな、必ずしも適切な器具を用いたものでなく、操作も大雑把な実験でそういう収率が出たというのであれば、低いとも言い切れませんね。要するに状況次第ということです。

まあ、レポートに書くのであれば、「収率が低かった」と考え、そのなった理由を考察するというのがもっとも無難な書き方でしょう。これを「収率が良かった」などと書くと、取りまとめが大変です。

Q酢酸エチルの収率について。

大学の実験で酢酸エチルの合成を行いました。
このとき酢酸エチルの収率が1桁になってしまい、平均で30~40と聞いたのでショックです。何故こんなに少なくなっているのか分かりません。一つ思い当たるのは酢酸とエタノールと硫酸の混合液を十分時間加熱して還流を行ったのですが、その際に還流菅に流す水の勢いが弱かったことです。そもそも還流とは一体なんの為に行っているのかも分からなくて。乱文ですがどなたか助けてください。

Aベストアンサー

No.2です。操作はわかりました。おおよそ予想通りです。
つまり、酢酸とエタノールをほぼ等モルだけ混ぜ合わせていることになります。
反応の進行に伴って、水が生じますので、それを捕捉するために硫酸を通常よりも多めに使っています。
反応後の無水炭酸カリウムは硫酸の中和と、未反応の酢酸を不揮発性の酢酸カリウムにするためです。
CaCl2は脱水剤としての意味もあるかもしれませんが、主として、未反応のエタノールを除くためです。

収率が低かった原因は、おそらく冷却管の問題だと思いますが、炭酸カリウムや塩化カルシウムなどの固形物が多いはずですので、その固体中に含まれる酢酸エチルを効率的に取り出せなかった可能性もあります。
また、硫酸が少なかったり、水分が混入して収率が低下した可能性も考えられます。
もしも、フラスコ内に液体が残っていたようでしたら、目的物の留出が完了する前に蒸留を止めてしまったとも考えられます。

逆に、未反応のエタノールをCaCl2で完全に除けなかった場合には、酢酸エチルと一緒に出てきて、不純物として、見かけ上の収率を高めてしまう可能性もあるでしょう。

現実問題として、酢酸エチルと未反応のエタノールを完全に分けることが困難であることが問題であるようにも思えます。
以上が、収率を変動させる要因になると思いますが、参考になるでしょうか?

No.2です。操作はわかりました。おおよそ予想通りです。
つまり、酢酸とエタノールをほぼ等モルだけ混ぜ合わせていることになります。
反応の進行に伴って、水が生じますので、それを捕捉するために硫酸を通常よりも多めに使っています。
反応後の無水炭酸カリウムは硫酸の中和と、未反応の酢酸を不揮発性の酢酸カリウムにするためです。
CaCl2は脱水剤としての意味もあるかもしれませんが、主として、未反応のエタノールを除くためです。

収率が低かった原因は、おそらく冷却管の問題だと思いますが、炭酸...続きを読む

Q沸点の物性値とずれる訳

こんにちは理系大学に通うものです。

先日実験をやりどうも腑に落ちない事があります。
みなさんもしよければ協力をお願いします。

ベンゼンと安息香酸の混合溶液から分離し油層のベンゼンを
蒸留するという実験でした。ベンゼンの沸点の物性値は80.1℃
なのに対し私たちの班では75℃ほどという結果がでしまいました。
普通不純物があれば沸点が上昇するはずですが沸点が降下してしまいました。
どうしてなのでしょうか?

Aベストアンサー

数日前にも似たご質問 q=259756 がありましたが、沸点上昇は「不揮発性の
物質が溶解している溶液」で起きる現象です。ベンゼンの沸点付近でしたら、
安息香酸は不揮発性物質とみなせるかもしれませんが(ここは自信なし)、
ベンゼン溶液の温度が80.1℃より高くなるまで蒸気圧が1気圧に達しない
(沸騰しない)のが沸点上昇で、留出口に設置した温度計の示度とは別問題
かと思います。

さて、沸点が文献値より低かった理由ですが、留出口で1気圧における気液平衡
が成立しているときに温度計は沸点を示します。温度計の位置や保温が悪くて
蒸気が冷えてしまった可能性を q=259756 で rei00さんが指摘されています。
蒸留装置は大気圧に開放されているはずですが、うっかり密閉系にしたりすると、
過熱蒸気が生じて沸点以上を示す(圧力釜の原理)こともあります。

水が混入して、共沸が起きていた可能性はいかがですか? 便覧をご覧になると
ベンゼン-水の共沸温度がみつかると思います。水と共沸していれば、冷却管を
流れる凝縮液が油水分離して濁るのが見えるでしょう。

余談ですが、学生実験で安易にベンゼンが使われることを残念に思います。
よろしければ q=149733 をご参照ください。 共沸でGoogle検索してみたら、
共沸の実験材料に 四塩化炭素まで使われるようで、目を疑ってしまいました。

数日前にも似たご質問 q=259756 がありましたが、沸点上昇は「不揮発性の
物質が溶解している溶液」で起きる現象です。ベンゼンの沸点付近でしたら、
安息香酸は不揮発性物質とみなせるかもしれませんが(ここは自信なし)、
ベンゼン溶液の温度が80.1℃より高くなるまで蒸気圧が1気圧に達しない
(沸騰しない)のが沸点上昇で、留出口に設置した温度計の示度とは別問題
かと思います。

さて、沸点が文献値より低かった理由ですが、留出口で1気圧における気液平衡
が成立しているときに温度計は沸点を示...続きを読む

Qリン酸の濃度

リン酸を水酸化ナトリウム水溶液で滴定しました。使用したリン酸は20mlです。NaOHは第一当量点で5.70ml、第二で11.85mlでした。塩基の濃度は0.1Mです。リン酸の濃度はどうやって求めるのですか?

Aベストアンサー

私も2週間程前に同じ実験をしました。確かなことはいえませんが、参考程度に私はこうやって濃度を出したという方法を・・・

リン酸濃度をyとおく。
第一当量点になったときのNaOH量を使ってリン酸濃度をだす。
y× 20/1000 = 0.1×5.70/1000・・・(1)

第一当量点から第二当量点になるまでの、NaOHは11.85-5.70 で 6.15 ml だから
y× 20/1000 = 0.1×6.15/1000・・・(2)

(1)と(2)の平均値をだして、それがリン酸濃度になる。という感じでだしました。(これだと、0.03位になるとおもいます)

あっているかどうかわかりませんが・・・

Q酸素とグルコースの酸化還元反応式の求め方

質問です。「酸素とグルコースの酸化還元反応式」を求めたいのですが、酸素の半反応式はO2+4H++4e- → 2H2O
だというのはわかるのですが、グルコースの半反応式がわかりません。良ければ、グルコースの半反応式の求め方も、ふまえて酸化還元反応式の解き方を教えて頂けるとうれしいです。

Aベストアンサー

酸素が総て-2、水素が総て+1価の酸化数を持つと
仮定すると、
C6H12O6の炭素原子の形式酸化数は、+0
CO2の炭素原子の形式酸化数は、+4

だから6つの炭素原子を総て4価に酸化するには、24個の電子が要ります。
よって、

C6H12O6 + 6 H2O → 6 CO2 + 24 e^- + 24 H^+

または、

6 CO2 + 24 e^- + 24 H^+ ←→ C6H12O6 + 6 H2O
E = ?? V

と表現します。

あとは、電子の授受が0になるように最小公倍数で合わせれば、
おのずと馴染みの式

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

が算出されます。

Q沸点の低下。

t-ブチルアルコールから塩化t-ブチルを合成する有機化学実験を行ったのですが、蒸留の本留での生成物(塩化t-ブチル)の沸点を測定したところ、文献の沸点(52℃)よりも低い沸点(49℃)が測定されました。この沸点の低下はどうして起こるのでしょうか?

Aベストアンサー

仮に2-メチルプロペンや塩化水素が生成している(ご指摘の通りE1反応です)としても、常温では気体ですので、基本的には、そのまま大気中に出てしまいますので、塩化t-ブチルに溶け込んだとしてもわずかだと思います。

もしも、大量に2-メチルプロペンが発生しているようでしたら、塩化t-ブチルに溶け込む可能性もあると思いますが、蒸留の際にかなりの損失があるでしょうし、HClも大量に発生するはずですので、いやでも気がつくと思います。

HClの発生が気にならないレベルであったのなら、2-メチルプロペンへの混入について気にする必要はないと思います。

Q今週の化学実験の時間にリン酸を水酸化ナトリウム滴定し、滴定曲線を書くと

今週の化学実験の時間にリン酸を水酸化ナトリウム滴定し、滴定曲線を書くという実験を行いました。
その時の考察についてわからない個所があったので質問します。

リン酸…濃度未知 10mlを200mlビーカーにとり、蒸留水を50ml加えた
水酸化ナトリウム…0.1M 全部で40ml

考察
1)滴定曲線から第一、第二当量点をそれぞれ求め、リン酸濃度を計算する
  →当量点の方は問題ないのですが、それを濃度計算にどう用いればよいのか?
2)フェノールフタレインの変色点を求める。この値が、リン酸の第二当量点を求めるために適当かどう  かを評価する。
  →評価方法?
3)半当量点でのpHがpKaに等しいとしてリン酸のpK1とpK2を、滴定曲線から求める。
  半当量点とは? pKaとは? pK1 pK2の求め方?

提出が来週の火曜日なので、できるだけ早めに回答していただけるとありがたいです。

Aベストアンサー

(2)

第2当量点のpHは、生じる 「HPO4^2-」の不均化反応、

2HPO4^2- ⇔ H2PO4^- + PO4^3-

が、他の反応と比べて特に進み易いので、[H2PO4^-]≒[PO4^3-] と見做せるから、

pH≒(pK2+pK3)/2 と近似できます。


これをP.Pの変色域と比較して評価すればよい気がします。


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